Ekte gass

Hva er en ekte gass?

EN ekte gass Det er en som eksisterer i naturen med forskjellige kjemiske strukturer, og som ikke viser idealisert oppførsel. De kan være diatomiske molekyler som oksygen, nitrogen, etc., så vel som monoatomiske molekyler, inkludert helium, neon og andre. Det kan til og med være tyngre gasser, for eksempel karbondioksid, metan og ammoniakk.

Ideelle gasser er en skapt modell som guider forståelse av gassenes oppførsel før forskjellige miljøforhold. Den såkalte Ideal Gases -loven ble opprettet av Benoit Paul Émile Clapeyron i 1834, opplyste i følgende formel: PV = NRT.

Hvis nitrogen viser ideell og ikke ekte oppførsel, kan det aldri være flytende og eksistere som kryogen væske. Kilde: Stryn via Wikipedia.

Loven er basert på et sett med forutsetninger, inkludert: forutsatt at molekylene til en gass mangler dimensjoner, det vil si at de er punktlige og at det ikke er attraksjonskrefter mellom disse molekylene.

Kongelige gasser oppfyller ikke disse forutsetningene. Under visse forhold, for eksempel høyt trykk og lave temperaturer, slipper de unna rommet med ideelle gasser ved å øke intermolekylære krefter. Det øker også andelen av volumet av molekylene i forhold til den totale plassen som er okkupert av gassen.

Kjennetegn på ekte gasser

Eksistens av intermolekylære krefter

Blant molekylene i en gass er det en tiltrekningskraft som har en tendens til å samle dem til å begrense deres mobilitet. Disse intermolekylære styrkene er kjent som van der Waals-styrker, til ære for den nederlandske forskeren Johannes van der Waals (1837-1923).

Disse intermolekylære kreftene er Dipolo-Dipolo-interaksjonen og de spredende styrkene i London. På samme måte introduserte van der Waals i 1873 effekten av intermolekylære krefter på tilstandsligningene til en gass.

Når du vurderer slike interaksjoner, er det et viktig avvik fra oppførselen til reelle gasser i forhold til ideelle gasser; Spesielt med høyt trykk og en reduksjon i gassvolum, som gir et større interaksjon mellom gassformige molekyler.

Det kan tjene deg: 7 kjemi laboratoriepraksis (enkelt)

Molekyler volum

Blant egenskapene som tilskrives de ideelle gassene, er å betraktes som molekylene deres som punktlige; Og derfor er volumet de okkuperer i forhold til den totale gassrommet ubetydelig.

Imidlertid kan volumet okkupert av molekylene til en reell gass være viktig når gassen blir utsatt for et trykk som gir en reduksjon i volumet, noe som øker andelen av volumet av gassmolekylene i forhold til den totale okkuperte plassen for gass.

Denne situasjonen øker størrelsen på intermolekylære krefter i gass når molekylene deres nærmer seg, noe som bringer noen endringer i gassegenskaper. For eksempel er det en reduksjon i det teoretiske trykket til gassen som utøves på veggene i beholderen som inneholder den.

Dette er fordi hyppigheten av kollisjonene av gassmolekylene mot murene i beholderen reduseres. I mellomtiden øker kollisjonene mellom de samme molekylene, så mobiliteten deres blir redusert.

Van der Waals ligning

Ekte gasser kan nærme seg samsvar med Ideal Gases Law (PV = NRT) under spesifikke forhold. Men ikke under alle forhold, og produserer behovet for å endre den etablerte loven.

Flere forfattere ga sitt bidrag til en modifisering som kunne tilpasse seg ekte gasser. Blant disse bidragene er Van der Waals -ligningen:

(P + an²/V²) (V-NB) = NRT

Uttrykket (en²/V²) Det er en korreksjon på grunn av reduksjonen i trykket som utøves av gassproduktet av samspillet mellom gassmolekylene. Begrepet 'a' er en empirisk konstant som er typisk for hver gass og som har som en enhet l²· Atm · mol^-2.

Kan tjene deg: kaliumjodid (ki): struktur, egenskaper, innhenting, bruk, risiko

Uttrykket (V-NB) korrigerer effekten av å ignorere volumet okkupert av molekylene til en gass på egenskapene til en ekte gass. Begrepet 'B' oppnås empirisk og har som enhet: l · mol^-1, hvis verdi varierer for hver gass. B. representerer også volumet okkupert av gassmolekyler.

Joule-Thompson-effekt

Når en ekte gass blir tvunget til å krysse en ventil, er det en reduksjon i volumet; Men når den forlater den utvides det, som gir en reduksjon i gasstemperatur. Denne funksjonen har funnet anvendelse i kjøling.

Komprimeringsfaktor (z) eller gasskomprimerbarhet

Kompresjonsfaktoren (PV/NRT) er et forhold som i de ideelle gassene har en konstant verdi på 1, uavhengig av trykket eller temperaturen de blir utsatt for.

Tvert imot, ekte gasser, for eksempel: hydrogen (h₂), nitrogen (n₂), oksygen (eller₂) og karbondioksid (CO₂), ha en verdi for komprimeringsfaktoren større enn 1 når trykket som utøves på dem er større enn 400 atm.

Imidlertid kan karbondioksid og oksygen ha en kompresjonsfaktorverdi mindre enn 1 for et lavere trykk mindre enn 400 atmosfærer. Avslutningsvis: Kompresjonsfaktoren er ikke konstant i ekte gasser.

Liqufación

Ideelle gasser når de er utsatt for en komprimering og adiabatisk ekspansjonsprosess, reduserer temperaturen og øker tettheten. Men uten en faseendring. Derimot opplever ekte gasser en faseendring: de er flytende, de går til væskefasen.

Van der Waals ligningsapplikasjon

Beregn trykket som utøves av en metangass (ekte gass) i en 0 -beholder.5 l a 25 ºC.

Kan tjene deg: Kalsiumkarbid (CAC2): Struktur, egenskaper, innhenting, bruk

a) Når du bruker den ideelle gase -ligningen.

b) Når du bruker Van der Waal -ligningen med en verdi for den konstante 'A' på 2.25 l²· Atm · mol^-2 og 0.0428 for konstant 'B'.

I underavsnitt a)

PV = NRT

P = nrt/v

= (1 mol) (0.082 l · atm · mol^-1· K^-1) (298 k) / (0.50 l)

= 48.87 atm

Og i underavsnitt B)

(P + an²/V²) (V-NB) = NRT

A = 225 l²· Atm · mol^-2

B = 0.0428 l · mol^-1

[P + (1 mol)²(2.25 l²· Atm · mol^-2/(0.5 l)²)] [(0.500 l - 0.0428 l)] = (1 mol) (0.082 l · atm · mol^-1) (298 K)

(P + 9 atm) (0.4572 l) = 24.36 atm · l

P = 44.28 atm

En reduksjon i trykket som utøves av ekte gass blir observert når van der Waals -ligningen brukes i stedet for den ideelle gase -ligningen. Dette er en konsekvens av eksistensen av intermolekylære krefter og volumet av gassmolekyler.

Ekte gasseksempler

Alle gasser som eksisterer i naturen er reelle, inkludert gasser med diatomiske molekyler, som oksygen, nitrogen, hydrogen, klor, fluor, brom og jod; og monoatomiske gasser, som helium, argon, krypton, neon og radon.

I tillegg til kjemiske forbindelser i gassformig tilstand som butan, karbondioksid, svoveldioksid, metan, blant andre.

Referanser

1. Walter J. Moore. (1963). Fysisk kjemi. I kjemisk kinetikk. Fjerde utgave, Longmans.
2. Iran. Levine. (2009). Prinsipper for fysikjemi. Sjette utgave. Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Ekte gass. Hentet fra: i.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (25. august 2020). Ekte gassdefinisjon og eksamener. Gjenopprettet fra: Thoughtco.com
5. Clark Jim. (2017). Ideelle gasser og den ideelle gassloven. Gjenopprettet fra: Chemguide.co.Storbritannia
6. Kjemi librettexts. (10. mai 2019). Ekte gasser. Gjenopprettet fra: Chem.Librettexts.org
7. Encyclopedia of Eksempler (2019). Ideell gass og ekte gass. Gjenopprettet fra: eksempler.co